单板机开发手记
作者： Panic 2006年4月26日
前一段时间想要DIY个自行车灯，寻找合适的集成电路，发现只有美信(MAXIM)有合适的产品，但是价格太贵了($1.6左右)，而且罕见零售。
最后在肉丝的推荐下，使用8位单板机模拟集成电路的功能。
考虑到需要结构简单价格便宜，选用了ATMEL的ATtiny13。
由于对单板机完全没有概念，所以一上手就没有什么进展，连单板机的频率一类的都搞不清楚。
注册了几个单板机论坛，提了些问题，回复甚少，而且也罕见有实质意义的答案。
最后没办法，只好苦啃datasheet，然后根据提供的例程和开发工具自带的例子，开始了艰难的单板机之旅。
单板机和PC相比，有如下特点：
一，对外部设备依赖性极强。
单板机的外部设备，根据应用千差万别，没有什么通用的环境，换一个应用就换一个环境，而不同应用的例子代码几乎没法参考，最有价值的参考代码还是库函数和datasheet的例子。
二，低端单板机，资源极端匮乏。
我选用的ATtiny13，只有1k flash，32个8位寄存器，64字节SRAM(内存)，64字节EEPROM。而在极限状态，主频只有20M，我实际使用的是9.6M主频。
在这种空间内写程序真的是一种考验。
三，难以调试。
多数时候，程序都是在模拟器上面跑。烧录到芯片后，实际工作状态还受外围电路的影响，任何环节出错都会导致错误的结果，而最郁闷的是在芯片上面跑的程序出错，还没法得到错误状态。
四，对开发者的电路知识要求高。
写PC软件几乎不需要什么电路知识，但是单板机不同，虽然有很多现成的试验板，但是这些试验板根本没法针对特定的应用做开发，充其量只能算例子。
自己需要的电路只能自己设计（当然，如果你要做一件已经有成熟电路的产品，就无所谓了），自己购买元件，自己焊接。最后还要自己检查和验证电路的正确性。
经过努力，我的电路终于可以工作，而且程序也即将完工了，只是现在还有部分元器件没有买到。
这个过程中，没有很系统的经验，只有一些教训和细节和大家分享。
1，首次烧写程序的时候，芯片没有加电，烧写没有成功--b。
2，编译器没有开启优化，导致少量功能就占据了巨大的空间(1.67k)，我添加新函数的时候，居然提示我已经超出器件的flash容量。
后来开启了优化选项，算是解决了这个问题。hex文件的体积从1.67k 降低到了814字节。（hex文件的体积大概相当于实际flash占用的2倍）
3，进一步的优化。
我对存在的代码又做了一次优化，把多数函数调用都改成了宏。
因为函数调用是开销很大的行为，当函数内容比较短小的时候，调用本身的体积和速度开销远远超过了函数执行体，这时候用宏替代函数就是最直接的优化方法。
只有当函数体很长，并且调用比较多的时候，用函数形式才比较有价值。
基本的原则是：只在一个地方调用的函数，全部改成宏；调用开销大于函数体开销的函数，全部改成宏。调用开销小于函数体开销，但是希望执行速度快的函数，可以考虑改成宏。
函数改写为宏，用如下手法：
/*函数形式*/
void f(char a)
{
/*函数体*/
}
/*宏形式*/
#define f(a)\
do{\
/*函数体*/\
}while(0)
对于void类型返回值的函数，这样做就足够了，调用的地方完全不需要修改。如果需要处理返回值，可以使用其他形式，不过个人更习惯用一个全局变量接受返回值。
4，尽量避免使用多字节的数据类型。
借助库函数，8位的单板机可以完整支持short，long甚至float,double一类的多字节类型，但是对这些类型的操作导致代码体积的膨胀是很恐怖的，除非万不得已，否则坚决避免。
5，尽量避免使用芯片不直接支持的操作。
ATtiny13不支持乘法和除法，尽量避免使用需要这类运算的算法和逻辑。原因同4。
6，输出调试信息和中间值。
没有PC开发中那些printf，cout，TRACE，OutputDebugString之类的功能可用，更不能用messagebox报错和中断程序执行。
我迄今为止能想到的保存并提取错误信息的方法就只有使用EEPROM。
利用烧写器可以读取EEPROM的内容，我正在考虑把运行中的数据写入这个空间，然后读取以得到程序的状态和错误信息。
因为程序功能基本实现并且目前还没有什么错误，所以这个功能现在仍在构造中。
7，除了完全依赖中断运行的单板机之外，单板机主要的流程就是一个死循环，我没有看过其他人是怎么处理主流程，以我个人的经验，主流程是一个类似下面的结构：
while(1) /*死循环*/
{
switch(state)
{
case INIT: /*初始化状态*/
break;
case WORK: /*工作状态*/
break;
/*其他状态类似处理*/
}
}
依靠切换状态来实现不同功能的切换。这个和windows的消息循环很相似。
8，中断的处理
如果是用C开发，则编译器会自动帮你做现场保护和调用返回的工作（汇编的话，有些东西要自己处理）。中断和主流程之间的数据传递也几乎只能依靠全局变量进行。
9，感觉。
除了对C语言有少许要求之外，单板机开发几乎是完全面向应用的，没有太多现成的东西可用，除了要熟读芯片的datasheet之外，最重要的事情恐怕就是要对周边的电路和设备有比较清晰的认识。
10，一些免费单板机开发软件下载：
双龙的下载器，支持的芯片种类多，运行也很可靠。
小马下载器，老外的产品，国内做了汉化
ATMEL官方的相关开发工具。
WinAVR，我目前使用的AVR C编译器，GCC核心。
我的程序最近就可以搞定了，只是需要的配件不知道什么时候才能买到，我现在需要的配件清单如下：
1，贴片功率电感，最大电流1A，直流电阻尽量小。电感值
33uH
100uH
330uH
接近即可，不需要完全相同。
2，贴片场效应管，型号有下面的任何一种都可以。
IRF7210
IRF7220
IRF7233
IRF7410
IRF7420
IRF7433
IRF7702
IRF7425
IRF7707
3，贴片肖特基二极管，最大电流1A
4，贴片电阻，1/8～1/16W，阻值
10k
60k
5，贴片电容，耐压16V即可，容量
1uF
10uF
6，贴片稳压管，15～20V
如果有人有这方面的网上零售或者邮购渠道，请在本博客留言。谢谢。